司南导航技术干货分享:PPP-B2b电文解码教程

  北斗三号(BDS-3)是北斗系统建设发展的第三个阶段,星座设计由30颗卫星组成,包括3颗地球同步轨道(GEO)卫星、3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星和24颗中圆地球轨道(MEO)卫星。北斗三号系统可以为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救服务;同时,还能为中国及周边地区用户提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信等四种区域服务。BDS-3 PPP服务使用PPP-B2b信号作为数据广播信道,由北斗三号的三颗GEO卫星在我国及周边地区播发北斗三号系统和其他全球卫星导航系统的轨道和钟差等改正信息,可以为用户提供公开、免费的高精度服务。PPP-B2b信号电文数据的基本帧结构如图1所示,每个电文数据帧由486个比特构成。其中,最高6比特表示信息类型,最低24比特为循环冗余校验位(CRC),中间的456比特是数据域,当中的具体内容由它对应的信息类型决定,每种类型的电文数据也定义了各自的编排标准,方便解码和使用。

  电文数据帧经过64进制LDPC信道编码后为972个符号,与长度为16个符号的同步头、6个符号的本星PRN号、6个符号的预留标识位共同构成1 000个符号的电文帧。每帧第一个符号(即同步头第一个符号)的前沿与卫星时间的整秒沿对齐,每帧播发时间1秒。其中:

  (1)同步头为固定16位独特字,值为0xEB90,播发时高位先发,即0;

  (3) 预留标识位用于标识PPP服务的状态:预留标识位最高位为1时表示本星的PPP服务不可用,预留标识位最高位为0时表示本星PPP服务可用,其他符号位含义预留。

  PPP-B2b信号包括I支路和Q支路分量,北斗三号前三颗GEO卫星仅播发I支路分量。该信号采用BPSK(10)调制,符号速率为1000 sps,测距码特性与B2b信号相同。PPP-B2b信号可对BDS、GPS、GALILEO和GLONASS四大系统提供PPP服务。

  PPP-B2b信息类型定义如表1所示,当前有定义的信息类型是1-7,信息类型8-62为预留信息,信息类型63为空信息,当没有可用信息时,系统播发该类型填充空白时段。

  信息类型1播发卫星掩码信息,包括255比特标识位置,每比特代表一颗卫星,数值为1时代表播发该颗卫星的差分信息。其中BDS系统分配为63比特,GPS系统分配为37比特,Galileo系统分配为37 比特,GLONASS系统分配为37比特,另外有81比特未被分配,预置为0。

  信息类型2播发轨道改正参数和用户测距精度(User Range Accuracy, URA),按照信息类型1的掩码信息依次播发各卫星的径向、切向、法向纠正和URA,每条信息包含6颗卫星的改正参数。图3显示了PPP-B2b信号电文数据信息类型2格式编排。

  信息类型3播发各颗卫星各信号支路的码间偏差改正数,每条信息中包括的卫星数目以及每颗卫星的码间偏差数目可变化。在实际解码时应根据“卫星数量”以及每颗卫星中的“码间偏差数量”进行动态解码,获取播发的卫星以及其各信号支路对应的码间偏差改正数。

  信息类型4播发钟差改正信息,包括改正数版本号(IOD Corr)和钟差改正数C0。将所有信息类型1中掩码为1的卫星按顺序分组,23颗卫星为一组,最多12组(最后一组两颗卫星),通过5 比特的子类型1(SubType1)解析得到组号,每帧信息依次播发该组23颗卫星的钟差改正值。图5显示了PPP-B2b信号电文数据信息类型4格式编排。

  信息类型5播发URA信息,同样对播发差分信息的卫星进行分组,70颗卫星为一组,共4组(最后一组45颗卫星),通过3 比特的子类型2(SubType2)解析得到组号,每帧信息依次播发70颗卫星的URAI值,其中URAI包括URACLASS和URAVALUE。

  信息类型6播发钟差改正和轨道改正信息组合1,包含信息与信息类型4、2相同,在解码时需要根据信息类型中的“NumC”和“NumO”确定钟差改正数对应卫星数量(0~22)和轨道改正数对应卫星数量(0~6),其中钟差改正数与轨道改正数可与信息类型2、4结合进行解码。

  信息类型7播发钟差改正和轨道改正数组合2,与信息类型6不同的是,每组改正信息与卫星通过Sat Slot对应。图8显示了PPP-B2b信号电文数据信息类型7格式编排。

  另外在使用PPP-B2b信号播发的电文数据时需要注意其信息的有效期,超过有效期的信息将无法保证数据质量。PPP-B2b信号I支路中各类信息的标称有效期见表2。

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